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초록

심우주 탐사 임무를 수행하는 경우 발사체의 최상단에 궤도전이를 위한 고체 또는 액체 엔진이 장착된다. 궤도 전이 과정에서 추력 비정렬 오차가 존재할 경우, 시간이 지남에 따라 탑재체의 자세각 오차가 급속히 증가하여 임무의 성패에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 추력 비정렬 오차를 줄이는 방법으로는 스핀안정화 방식 또는 3축 자세제어 방식이 있으며, 이 중 시스템 단순화 및 구조 경량화 측면에서 강점을 가지는 스핀안정화 방식이 많이 사용된다. 스핀 안정화를 적용하는 방법 중 하나는 발사체의 스핀테이블 시스템을 사용하는 것이다. 본 연구에서는 스핀테이블이 탑재체 분리 후 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 분석에 필요한 스핀테이블의 기능을 모사할 수 있도록 기초 설계를 수행하였으며, 이를 적용하여 스핀테이블의 거동을 모사하는 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 스핀테이블의 유무에 따른 탑재체의 거동 및 스핀테이블의 효과를 분석하였고 스핀테이블 시스템의 구성요소 중 분리스프링의 공차에 의한 탑재체의 분리 후 거동 해석을 수행하였다.

Abstract

For an orbit transfer in a space exploration mission, a solid or liquid rocket booster is included at the last stage of the launch vehicle. During the orbit transfer, thrust misalignment can cause a severe orbit error. Three axis attitude control or spin stabilization can be implemented to minimize the error. Spin stabilization technique has advantages in structural simplicity and lightness. One of ways to apply the spin stabilization to the payload is to include a spin table system in the launch vehicle. In this paper, effect of the spin table system on separation dynamics of the payload is analyzed. Simple model of the spin table to mimic basic functions is designed and simulation environment is established with the model. Effect of the spin table is tested by evaluating separation dynamics of a payload with and without the spin table. Analysis on tolerance effect of separation spring constant on separation dynamics of a payload is conducted.

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